天线之所以能高速传输信息，是因为它能将携带信息的电磁波发射到空中，以光速传播，最终到达接收天线。
这就像使用高速列车运送乘客一样。如果把信息比作乘客，那么运送乘客的工具:高铁列车是电磁波，而天线相当于车站，负责管理和调度电磁波的传输。
那么，什么是电磁波呢？
数百年来，科学家们一直在研究电和磁这两种神秘的力量。最终，英国的麦克斯韦提出电流可以在其周围产生电场，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。最终，这一理论被赫兹的实验所证实。
在电磁场的这种周期性变换中，电磁波辐射并传播到空间中。详情见文章:“电磁波是看不见摸不着的。这个年轻人异想天开的想法改变了世界。”
如上图所示，红线代表电场，蓝线代表磁场。电磁波的传播方向垂直于电场和磁场的方向。
那么，天线是如何将这些电磁波发射出去的呢？看完下面这张图，你就明白了。
上面两根产生电磁波的导线被称为“振荡器”。一般来说，振动器的大小在半波长时效果最好，因此它通常被称为“半波振动器”
有了振动器，电磁波可以连续发射。如下图。
真正的振动器看起来像下面的图片。
半波振荡器不断向空间传播电磁波，但信号强度在空间中的分布并不均匀，就像一个类似轮胎的环。
但实际上，我们基站的覆盖范围需要在水平方向上更远。毕竟，需要呼叫的人在地面上；垂直方向在天空中很高，没有需要飞行和刷抖音的人（路线覆盖是另一个话题，我下次会谈到它），因此，在电磁波能量的发射中，需要加强水平方向，削弱垂直方向。
根据能量守恒原理，能量不会增加也不会减少。如果要增加水平方向的发射能量，就必须削弱垂直方向的能量。因此，使标准半波阵列的能量辐射模式变平的唯一方法如下图所示。
那怎么扇呢？答案是增加半波振荡器的数量。多个振子的发射集中在中心，边缘的能量减弱，达到了辐射方向扁平化、能量集中在水平方向的目的。
在一般的基站系统中，定向天线的使用最为普遍。一般来说，一个基站分为3个扇区，由3个天线覆盖，每个天线覆盖120度的范围。
上图是一个补丁区域的基站覆盖平面图。我们可以清楚地看到每个基站由三个扇区组成，每个扇区由不同的颜色表示，这需要三个定向天线。
那么，天线是如何实现电磁波的定向发射的呢？
这对于聪明的设计师来说当然不难。在振动器上加一个反射器把辐射到另一边的信号反射出去还不够吗？
这样，添加一个振动器以使电磁波在水平方向上传播得更远，然后添加一个反射器来控制方向。经过这两次折腾，定向天线的雏形诞生了，电磁波发射方向变成了下图所示。
水平主瓣远离发射区，但上下旁瓣在垂直方向生成。同时，由于不完全反射，后面有一个尾巴，称为后叶。
至此，对天线最重要的指标:“增益”进行了说明。
顾名思义，增益意味着天线可以增强信号。按理说，天线不需要电源，只是发射传输给它的电磁波。怎么会有“增益”呢？
事实上，是否有“增益”取决于与谁比较以及如何比较。
如下图所示，与理想的点辐射源和半波振荡器相比，天线可以将能量集中在主瓣方向上，并将电磁波发送得更远，这相当于在主瓣方向上增加。换句话说，所谓的增益是相对于某个方向上的点辐射源或半波振荡器而言的。
那么，如何测量天线主瓣的覆盖范围和增益呢？
这就需要引入“波束宽度”的概念。我们把主瓣上中心线两侧的电磁波强度衰减到一半时的范围称为波束宽度。
因为强度衰减了一半，即3dB，所以波束宽度也称为“半功率角”，或“3dB功率角”。
常见的天线半功率角大多为60°，也有较窄的33°天线。半功率角越窄，信号在主瓣方向传播得越远，增益越高。
接下来，我们将天线的水平方向图与垂直方向图相结合，得到三维辐射方向图，这样看起来就直观多了。
显然，后瓣的存在破坏了定向天线的方向性，有必要将其最小化。前后叶之间的能量比称为“前后比”。数值越大越好。它是天线的重要指标。
上旁瓣的宝贵功率白白辐射到天空中，这是不小的浪费，所以在设计定向天线时，应尽可能使上旁瓣最小化。
此外，在主瓣和下旁瓣之间有一些孔
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